冶金学是材料科学和工程的一个领域，研究金属元素的物理和化学行为，它们的金属间化合物，以及它们的混合物，这被称为合金。冶金学包括金属的科学和技术；也就是说，科学应用于金属生产的方式，以及用于消费者和制造商产品的金属部件的工程。冶金学有别于金属加工工艺。金属加工依靠冶金学的方式类似于医学依靠医学科学的技术进步。冶金学的专业从业人员被称为冶金学家。

冶金学又分为两大类：化学冶金学和物理冶金学。化学冶金学主要涉及金属的还原和氧化，以及金属的化学性能。化学冶金学的研究课题包括矿物加工、金属的提取、热力学、电化学和化学降解（腐蚀）。相比之下，物理冶金学主要关注金属的机械性能、金属的物理性能和金属的物理性能。物理冶金学研究的课题包括晶体学、材料表征、机械冶金学、相变和失效机制。

历史上，冶金学主要侧重于金属的生产。金属生产从加工矿石以提取金属开始，并包括混合金属以制造合金。金属合金通常是由至少两种不同的金属元素混合而成。然而，非金属元素经常被添加到合金中，以获得适合某种应用的特性。金属生产的研究被细分为黑色冶金（也称为黑色冶金）和有色冶金（也称为有色冶金）。黑色冶金涉及基于铁的工艺和合金，而有色冶金涉及基于其他金属的工艺和合金。黑色金属的生产占世界金属产量的95%。

现代冶金学家作为跨学科团队的一部分，与材料科学家和其他工程师一起在新兴和传统领域工作。一些传统领域包括矿物加工、金属生产、热处理、故障分析以及金属的连接（包括焊接、钎焊和焊锡）。冶金学家的新兴领域包括纳米技术、超导体、复合材料、生物医学材料、电子材料（半导体）和表面工程。